Cercetări asupra sudurii

CERCETARI ASUPRA SUDURII

Gradul de subracire este cu atat mai mare cu cat este mai mare viteza de racire si cu cat metalul este mai pur. Solidificarea este intovarasita de eliberarea caldurii de solidificare. In anumite conditii , care se intalnesc la sudare aceasta caldura este in masura sa determine local o micsorare a gradului de subracire pana la limita corespunzatoare opririi procesului de cristalizare. Se vorbeste in acest caz de o cristalizare intermitenta.

1.1.2Conditii particulare ale cristalizarii primare a cusaturii

Chiar si la o compozitie chimica identica materialul cusaturii are insusiri care-l diferentiaza net fata de materialul in stare turnata. Aceasta se datoreaza in cea mai mare masura urmatoarelor conditii particulare in care se formeaza cusatura :

- Materialul baii de metal lichid se gaseste in acelasi timp atat sub actiunea sursei termice puternice concentrate si mobile, care determina topirea materialului, cat si a sursei termice(metal mai rece, atmosfera ) care determina racirea si solidificarea materialului cusaturii.In aceste conditii miscarea frontului de cristalizare este legata nemijlocit de deplasarea sursei termice, care influenteaza in acest fel morfologia cusaturii.

- Temperatura maxima atinsa de metalul lichid depaseste substantial (cu 5000 C sau chiar mai mult ) temperatura de topire. Chiar temperatura medie a baii de metal lichid poate fi in mod curent in jur de 18000C. Rezulta in acest fel, mai ales in zonele centrale ale baii, un puternic efect de supraincarcare in faza lichida cu consecinte asupra conditiilor de solidificare.

- Repartizarea temperaturii in zona baii de metal topit este foarte neuniforma si variabila in timp. Aceasta da nastere unor gradienti de temperatura uneori foarte mari si variabili, cu consecinte directe asupra solidificarii.

-Viteza de crestere a cristalelor este foartemare ajungand in unele zone sa fie egala cu viteza de deplasare a sursei termice (viteza de sudare ).

-Existenta unui numar limitat de crestere de cristalizare alcatuit din grauntii metalului de baza aflati pe linia de fuziune.

-Manifestarile in baie de metal lichid a unor curenti de metal datorati de pilda actiunii srcului electric.

- Baia de metal lichid este formata in general prin amestecarea metalului de adaos si de baza topite simultan. De regula compozitiile chimice ale acestora nu sunt identice, putand uneori fi chiar mult diferite,ceea ce poate creea conditii pentru aparitia unei neomogenitati chimice in baie, mai ales in momentele initiale.

1.2 Structura secundara a cusaturii

De cele mai multe ori cristalizarea primara este o cristalizare secundara care isi pune amprenta finala pe structura cusaturii la temperatura normala.Cristalizarea secundara mascheaza structura primara, a carei observare necesita tehnici metalografice speciale.Se subliniaza insa ca structura secundara , deci si unele insusiri ale cusaturii, sunt dependente de structura primara.

Pentru predeterminarea structurii secundare a cusaturii se recurge in prima aproximatie la diagrama Schaeffler, cu observatia ca analiza metalografica da informatii mai precise decat aceasta diagrama.

Fig. 1 Diagrama Schaeffler [1]

A- austenita

F- ferita

M-martensita

Cre –crom echivalent

Nie –nichel echivalent

Ea permita corelarea compozitiei chimice cu structura cusaturii in stare bruta, neafectata prin eventualele tratamente termice aplicate dupa sudare, sau de influenta ciclurilor termice datorate straturilor ulterioare. Fiind alcatuita pentru conditii medii de racire, corespunzatoare sudarii cu electrozi inveliti, ea nu evidentiaza in mod explicit influenta conditiilor particulare de racire, corespunzatoare unui anumit caz dat, ceea ce constituie un prim motiv de imprecizie al diagramei care se adauga la eroarea de principiu determinata de faptul ca sectiunea unui element nu este independenta de concentratia celorlalte elemente.

Pentru a putea surprinde intr-o diagrama bidimensionala structura unor aliaje cu mai multi componenti, elementele de aliere sunt grupate in 2 clase, in functie de efectul lor austenizant sau feritizant. Fiindca elementul austenitizant reprezentativ este Ni, actiunea austenitizanta , concentrata, a tuturor elementelor austenitizante se estimeaza in asa numitul nichel echivalent calculat cu relatia :

Nie = Ni+0,5 Mn+3 OC+0,5 Co+30 (N-X) in care simbolurile elementelor reprezinta concentratiile lor in greutate iar X=0,06 daca Cr=19% respectiv X=0,1 daca Cr=28%.Pentru carbon se ia in consideratie un continut de cel putin 0,03 %. Se mai recomanda uneori si includerea factorului 0,5 Co. Similar se calculeaza cromul echivalent pentru elementele feritizante :

Cre =Cr +Mo+1,5 Si+0,5 Nb

Unde se mai recomanda includerea factorilor:

0,5 Te+2 Ti+W+V+Al